Search for ligands of tubulin/microtubules system using dynamic combinatorial chemistry

Recherche de ligands du système tubuline/microtubules par chimie combinatoire dynamique

• Auteur / Autrice : Claire Le Manach
• Direction : Jean-Marie Beau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chimie combinatoire

Paclitaxel

Tubulines

Résumé

Le système tubuline/microtubules joue un rôle essentiel au cours de la mitose et il est possible de bloquer la division cellulaire en perturbant son équilibre dynamique. Il existe deux classes d’agents antitubuline : l’une regroupe les agents se liant aux microtubules empêchant leur dépolymérisation ; l’autre. Cible le dimère de la tubuline et empêche la formation des microtubules. Ces composés possèdent une structure relativement complexe et restent difficiles à synthétiser. Nous avons utilisé la chimie combinatoire dynamique combinée à la formation réversible d’imines dans l’eau, afin d’identifier de nouveaux ligands du système tubuline/microtubules. La chimie combinatoire dynamique est basée sur l’assemblage réversible de briques élémentaires pour former des bibliothèques en équilibre thermodynamique. L’ajout d’une cible biologique entraîne le déplacement de l’équilibre vers la formation des composés les plus affins pour la cible. L’analyse des échantillons par une méthode adéquate permet d’identifier les amplifications. Nous avons montré que la chimie combinatoire dynamique pouvait être utilisée avec le système tubuline/microtubules, et qu’il était possible de cibler soit la tubuline sous forme dimérique soit les microtubules en adaptant les conditions. Parmi nos bibliothèques, plusieurs composés ont été amplifiés. Des analogues d’imines amplifiées ont été synthétisés et testés sur la tubuline. Nous avons ainsi pu identifier une nouvelle classe d’agents de type Taxol et mettre en évidence une corrélation entre l’orientation spatiale de deux résidus aromatiques et le type d’activité sur la tubuline.

The system tubulin/microtubules plays a key-role during mitosis and disturbing its dynamic equilibrium can prevent cell division and induce apoptosis. Antitubulin agents are divided into two classes: those that bind to microtubules, stabilizing them and preventing their depolymerization, and those that bind to tubulin dimer, preventing the formation of microtubules. Most of the known antitubulin agents are characterized by a very complex structure, and therefore are relatively hard to synthesize. We planned to use dynamic combinatorial chemistry combined with the reversible formation of imines in water to identify new potential antitubulin agents. This approach is based on the reversible connection between different building blocks to form a chemical library under thermodynamic equilibrium. In the presence of a target, the distribution of the library may be altered, with an amplification for the best binders, which can be detected by an adequate analytical method after fixation of the library’s distribution. We have demonstrated that dynamic combinatorial chemistry is applicable to the dynamic macromolecular system tubulin/microtubules. Using adequate conditions, we have shown that it is possible to target either the tubulin dimer or microtubules. Then we have designed and synthesized two types of scaffolds in order to use them in dynamic libraries. Among the numerous dynamic libraries we prepared some amplifications were identified. Analogues of amplified imines were synthesized and tested on tubulin. Therefore we were able to identify a new class of microtubules ligands and to show that the orientation of two aromatic moieties plays a key role for the type of activity.